Utilisateur:Valm2410/Brouillon
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L’éclairage en infographie est la simulation de la lumière dans le domaine de l’infographie. La simulation de la lumière est l’une des principales techniques utilisées pour du rendu. La simulation peut-être très réaliste comme elle peut être seulement inspirée la physique optique.
Type d’éclairage[modifier | modifier le code]
Éclairage ambiant[modifier | modifier le code]
Un éclairage ambiant est une source lumineuse qui éclaire uniformément tous les éléments d’une scène.
Éclairage directionnel[modifier | modifier le code]
Un éclairage directionnel est une source lumineuse qui éclaire uniformément tous les éléments d’une scène pour une direction donnée.
Éclairage point[modifier | modifier le code]
Un éclairage point est une source lumineuse qui provient d’un point et qui éclaire dans toutes les directions.
Éclairage projecteur[modifier | modifier le code]
Un éclairage projecteur est une source lumineuse qui provient d’un point et qui éclaire en cône dans une direction donnée.
Éclairage zone[modifier | modifier le code]
Un éclairage zone est une source lumineuse qui provient d’un plan.
Éclairage volumétrique[modifier | modifier le code]
Un éclairage volumétrique est une source lumineuse qui provient d’un volume.
Techniques d’ombrage[modifier | modifier le code]
Les techniques d’ombrage consistent à modifier l’intensité des couleurs des textures d’un modèle en fonction de l’intensité, de la position et de la direction de sources lumineuses. Les techniques d’ombrage sont des approximations d’éclairage, elles sont donc moins précises que des techniques de projection de rayon. Il existe 3 techniques d’ombrage principal.
Ombrage plat[modifier | modifier le code]
L’ombrage plat consiste à modifier uniformément l’intensité de la texture d’une surface. L’intensité est calculée avec l’angle de la surface par rapport à la source lumineuse. Si la surface est perpendiculaire à la lumière, l’intensité de la texture sera totale (aucune modification) alors que si la surface est parallèle à la source, l’intensité sera nulle (surface noire).
Dans un modèle 3D, chaque polygone aura sa propre intensité. Cela a pour effet de mettre en évidence les intersections entre les polygones. [1]
Ombrage de Gouraud[modifier | modifier le code]
L’ombrage de Gouraud est une technique d’ombrage qui consiste à modifier l’intensité lumineuse d’un modèle 3D de façon continue. L’algorithme calcule l’intensité de la lumière provenant d’un point lumineux à chaque coin des triangles du modèle et utilise une interpolation linéaire de la couleur des coins pour modifier l’ombrage de chaque pixel qui compose le triangle. [2]
Ombrage de Phong[modifier | modifier le code]
L’ombrage de Phong est une combinaison de l’interpolation de Phong et du modèle d’illumination de Phong.
L’interpolation de Phong est une amélioration de l’ombrage de Gouraud. Tout comme l’ombrage de Gouraud, l’interpolation de Phong calcule l’ombrage en se basant sur des vecteurs normaux construits à partir des coins de chaque triangle d’un modèle. Cependant, au lieu faire l’interpolation linéaire sur 3 points par surface, le calcul se fait sur plusieurs point par surface.
Le modèle d’illumination de Phong est un modèle empirique de la lumière. Il est composé de trois éléments : la lumière ambiante, la lumière diffuse et la lumière spéculaire. [3]
Techniques de projection de rayons[modifier | modifier le code]
Les techniques de projection de rayon utilisent, comme le nom l’indique, des rayons pour calculer l’intensité lumineuse des surfaces d’un modèle. Puisque ces techniques sont plus près de la réalité, elle donne de meilleurs résultats que les techniques d’ombrage. Cependant, elles sont généralement plus demandant en temps de calcul.
Lancer de rayon[modifier | modifier le code]
Le lancer de rayon est une technique de projection de rayon que consiste à faire le chemin inverse d’un rayon lumineux. Pour chaque pixel de l’image, on lance un rayon de la caméra vers la scène. Dès que le rayon croise un objet, il bifurque vers la source lumineuse. Ceci permet de calculer chaque rayon de façon indépendante ce qui donne à cet algorithme une grande capacité de parallélisations de calcul. Un autre avantage de cette technique c’est qu’on ne calcule pas la luminosité des surfaces non visibles.
Pour un meilleur effet, il est aussi possible de lancer des rayons de façon récursive. Une fois qu’un rayon atteint un objet, il se subdivise en 3 rayons (un rayon de réflexion, un rayon de réfraction et un rayon d’ombrage). Le rayon de réflexion rebondi sur l’objet comme si celui-ci était un miroir et le premier objet que celui-ci rencontre déterminera la couleur de la réflexion. Le rayon de réfraction continue à travers l’objet comme si celui-ci était transparent et la couleur du matériel que le rayon traverse ainsi que le prochain objet que le rayon rencontra détermineront la couleur du rayon. Le rayon d’ombrage se dirige vers la source lumineuse et détermine l’intensité lumineuse. [4] [5] [6] [7] [8]
Radiosité[modifier | modifier le code]
La radiosité est une technique de projection de rayon qui consiste à lancer une multitude de rayons à partir de la source lumineuse. Lorsqu’un rayon atteint un objet, il est alors diffus uniformément dans toutes les directions. Il existe plusieurs façons d’implémenter la radiosité. Une technique consiste à lancer une grande quantité de rayons dans toutes les directions de façon aléatoire plusieurs fois jusqu’à ce que la luminosité s’équilibre. Cette implémentation a l’avantage d’être plus réaliste, mais demande une très grande quantité de calcul. Une façon d’optimiser la radiosité consiste à subdiviser la scène en plusieurs morceaux. On peut alors calculer la luminosité de chaque morceau par rapport aux autres. La radiosité est indépendante du point de vue, ce qui augmente la quantité de calcul initial, mais le résultat peut être utilisé pour plusieurs prises de vue. [9] [10]
References[modifier | modifier le code]
- http://gamedevelopment.tutsplus.com/articles/go-beyond-retro-pixel-art-with-flat-shaded-3d-in-unity--gamedev-12259
- http://page.mi.fu-berlin.de/block/htw-lehre/wise2012_2013/bel_und_rend/skripte/gouraud1971.pdf
- http://archive.gamedev.net/archive/reference/articles/article324.html
- http://http.developer.nvidia.com/GPUGems2/gpugems2_chapter38.html
- http://www.cescg.org/CESCG98/PDornbach/index.html
- https://users.cs.duke.edu/~reif/paper/tygar/raytracing.pdf
- http://graphics.stanford.edu/papers/metro/metro.pdf
- http://ph.ris.free.fr/these/Ph.RIS-Chp2Illumination.pdf
- http://graphics.ucsd.edu/~henrik/papers/photon_map/global_illumination_using_photon_maps_egwr96.pdf
- http://www.cs.rpi.edu/~cutler/classes/advancedgraphics/S07/lectures/goral.pdf
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